DE102005025632A1

DE102005025632A1 - Verbindungsvorrichtung für den Anschluss elektrischer Folienleiter

Info

Publication number: DE102005025632A1
Application number: DE102005025632A
Authority: DE
Inventors: Günter Feldmeier; Heinz Scherer; Andreas Woeber; Daniel Reitmayer
Original assignee: Tyco Electronics AMP GmbH
Current assignee: TE Connectivity Germany GmbH
Priority date: 2005-06-03
Filing date: 2005-06-03
Publication date: 2006-12-07
Anticipated expiration: 2025-06-04
Also published as: US20060283628A1; DE602006019347D1; ES2358271T3; US7444743B2; CN1881721A; JP2006339659A; EP1729369B1; EP1729369A2; DE102005025632B4; ATE494648T1; EP1729369A3; CN1881721B

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verbindungsvorrichtung (13) für den Anschluss mindestens eines elektrischen Folienleiters (29) an mindestens eine Anschlussleitung (25). Die Verbindungsvorrichtung (13) umfasst ein Verbindergehäuse (31) mit mindestens einer Anschlussleitungsdurchlassöffnung und mindestens einer Folienleiterdurchlassöffnung (61). In dem Verbindergehäuse (31) ist eine Zwischenverbindungsanordnung angeordnet mit mindestens einem sich zwischen der Anschlussleitungsdurchlassöffnung und der Folienleiterdurchlassöffnung (61) erstreckenden Zwischenverbinder mit einem der Anschlussleitungsdurchlassöffnung benachbarten Anschlussleitungsanschlussbereich für das Anschließen an eine durch die Anschlussleitungsdurchlassöffnung in den Innenraum (33) des Verbindergehäuses (31) geführte Anschlussleitung (25) und einem sich bis in die Nachbarschaft der Folienleiterdurchlassöffnung (61) erstreckenden Stromleiter mit einem Folienleiteranschlussbereich für das Anschließen an einen durch die Folienleiterdurchlassöffnung (61) in den Innenraum (33) des Verbindergehäuses (31) geführten Folienleiter (29). Der Stromleiter weist einen Stromleiterbereich auf, der für das Anlegen eines Folienleiteranschlussbereichs ausgebildet ist. Es ist eine Klemmfeder (41, 47) vorgesehen, welche für ein federelastisches Aufstecken auf den Stromleiterbereich und den daran anliegenden Folienleiteranschlussbereich und ein dadurch bewirktes Festklemmen des Folienleiteranschlussbereichs an dem ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbindungsvorrichtung für den Anschluss mindestens eines elektrischen Folienleiters an mindestens eine Anschlussleitung. Eine derartige Verbindungsvorrichtung ist insbesondere für das elektrische Anschließen von Solarzellen eines Solarmoduls gedacht.

Eine Verbindungsvorrichtung in Form eines Anschlusskastens für das elektrische Verbinden eines Solarmoduls ist aus der DE 10 2004 010 658 A1 bekannt. Dieser Anschlusskasten weist einen Kastenkörper auf, auf dessen Bodenfläche ein eine Schaltung bildender Abschnitt aufgeklebt ist, der einerseits Klemmleisten aufweist und aus dem andererseits Ausgangsleitungen herausgeführt sind. Zu der Schaltung gehört eine Diode. Nach dem Einbringen des die Schaltung bildenden Abschnitts in den Kastenkörper wird dieser mit einem Füllstoff gefüllt. Danach wird der Kastenkörper mit einer Kastenabdeckung abgedeckt und verschlossen.

Bei herkömmlichen Solarzellenmodulen sind die von der Sonnenbestrahlungsseite abliegenden Rückseiten der Solarzellen mittels Anschlussfolien kontaktiert, welche mittels einer Verbindungsvorrichtung in Form des Anschlusskastens mit Anschlussleitungen, auch Solarleitungen genannt, verbunden werden. Diese Verbindung erfolgt herkömmlicherweise durch Löten, Schrauben oder mittels einer einseitig auf eine Stromschiene und die darauf gelegte Anschlussfolie wirkende Klemme.

Aufgrund des steigenden Marktes für Solarmodule steigt der Bedarf an dafür verwendbare Anschlusskasten entsprechend, so dass sie zu einem typischen Massenprodukt geworden sind. Es besteht daher der Wunsch, den Aufwand sowohl hinsichtlich Komponenten als auch hinsichtlich Herstellung für Verbin dungseinrichtungen in Form von Anschlusskästen möglichst einfach und kostengünstig zu machen, unter Aufrechterhaltung hoher und zuverlässiger Verbindungsqualität.

Im Hinblick auf diese Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung eine Verbindungsvorrichtung der im Patentanspruch 1 angegebenen Art, die sich mit einem Verfahren der in Patentanspruch 9 angegebenen Art herstellen lässt, und ein mit einer solchen Verbindungsvorrichtung ausgerüstetes Solarmodul gemäß Patentanspruch 15. Ausführungsformen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.

Gemäß einem ersten Aspekt schafft die Erfindung eine Verbindungsvorrichtung für den Anschluss mindestens eines elektrischen Folienleiters an mindestens eine Anschlussleitung. Ein Verbindergehäuse der Verbindungsvorrichtung weist mindestens eine Anschlussleitungsdurchlassöffnung und mindestens eine Folienleiterdurchlassöffnung auf. In dem Gehäuse ist eine Zwischenverbindungsanordnung mit mindestens einem sich zwischen der Anschlussleitungsdurchlassöffnung und der Folienleiterdurchlassöffnung erstreckenden Zwischenverbinder vorgesehen, der einen der Anschlussleitungsdurchlassöffnung benachbarten Anschlussleitungsanschlussbereich für das Anschließen an eine durch die Anschlussleitungsdurchlassöffnung in den Innenraum des Gehäuses geführte Anschlussleitung und einen sich bis in die Nachbarschaft der Folienleiterdurchlassöffnung erstreckenden Stromleiter mit einem Folienleiteranschlussbereich für das Anschließen an einen durch die Folienleiterdurchlassöffnung in den Innenraum des Gehäuses geführten Folienleiter aufweist. Der Stromleiter weist einen Stromleiterbereich auf, der für das Anlegen eines Folienleiteranschlussbereichs ausgebildet ist. Das elektrische Verbinden des Stromleiterbereichs mit dem daran anliegenden Folienleiteranschlussbereich wird durch Festklemmen des Folienleiteranschlussbereichs an dem Stromleiterbereich mittels einer Klemmfeder bewirkt.

Da der Stromleiter für das elektrische Verbinden mit dem Folienleiteranschlussbereich keine besondere Ausbildung benötigt, beispielsweise für einen Lötanschluss, einen Schraubanschluss oder einen Crimpanschluss, kann der Stromleiter der Zwischenverbindungsanordnung auf der Folienleiteranschlussseite sehr einfach ausgebildet sein. Und auch die Verbindung mittels der Klemmfeder ist einfach und wenig aufwändig. Es braucht lediglich die Klemmfeder auf den Stromleiterbereich und den daran anliegenden Folienleiteranschlussbereich aufgesteckt zu werden, was sich automatisieren lässt.

Die erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung lässt sich für das Anschließen beliebiger Folienleiter verwenden. Bei einem praktischen Einsatzbeispiel wird die erfindungsgemäße Vorrichtung für das Anschließen eines Solarmoduls verwendet, wobei der mindestens eine Folienleiter mit einem elektrischen Kontaktierungsbereich mindestens einer Solarzelle verbunden ist.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung weist die Klemmfeder einen im Wesentlichen C-förmigen Querschnitt auf, wobei eine axiale Länge der Klemmfeder von den Abmessungen des Stromleiterbereichs abhängt, mit weichem ein oder auch mehrere Folienleiter verbunden werden sollen. Dabei können mittels der Klemmfeder an einem Stromleiterbereich die Folienleiteranschlussbereiche mehrerer Folienleiter festgeklemmt werden, wobei die mehreren Folienleiteranschlussbereiche übereinander und/oder nebeneinander liegend angeordnet werden können.

Mittels einer solchen Klemmfeder wird Klemmdruck auf beide Seiten des mit dem Folienleiter zu verbindenden Stromleiterbereichs ausgeübt, also ein symmetrisch auf den Stromleiterbereich wirkender Klemmdruck. Anders als bei einer einseitig auf den Stromleiterbereich wirkenden Klemme, die irgendwo neben dem Stromleiterbereich befestigt werden muss, um dort eine Federgegenkraft aufnehmen zu können, braucht die auf den Stromleiterbereich aufsteckbare erfindungsgemäße Klemmfeder nirgends außerhalb des Stromleiterbereichs montiert sondern nur auf den Stromleiterbereich mit dem daran gelegten Folienleiter aufgesteckt zu werden. Eine derartige Klemmfedermontage lässt sich wesentlich leichter und mit einfacheren Mitteln maschinell setzen und somit automatisieren.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist der Stromleiterbereich durch einen formstabilen Flachleiter gebildet, was einerseits das Anlegen des Folienleiteranschlussbereichs und das Aufsetzen der Klemmfeder erleichtert und andererseits die Verwendung einer Klemmfeder mit höherer Klemmfederkraft ermöglicht, was wiederum zu einem sichereren Klemmkontakt zwischen Stromleiterbereich und Folienleiteranschlussbereich führt.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung weist die Zwischenverbindungsanordnung ein Stanzgitter auf, das mindestens einen Crimpkontaktbereich für das Ancrimpen an die mindestens eine Anschlussleitung und einen Flachkontaktbereich für das Anklemmen des mindestens einen Folienleiteranschlussbereichs aufweist. Diese Ausführungsform ist herstellungstechnisch und kostenmäßig besonders günstig, da sich ein Stanzgitter durch einen einfachen Stanzvorgang und ggf. anschließenden Biegevorgang herstellen lässt. Dies ist vergleichsweise einfach gegenüber beispielsweise einer gedruckten Leiterplatte, die nicht nur eine wesentlich höhere Anzahl von Herstellungsschritten erfordert, sondern auch eine wesentlich aufwändigere Herstellungsgerätschaft.

Für den Fall, dass in dem die erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung aufweisenden Leitungskasten ein zusätzliches Bauelement untergebracht werden soll, beispielsweise in Form einer Diode, wird das Stanzgitter mit zusätzlichen Klemmanschlüssen für den elektrischen Anschluss eines solchen zusätzlichen Bauelements versehen. Für den Fall, dass mehrere zusätzliche Bauelemente in dem Leitungskasten untergebracht werden sollen, wird das Stanzgitter mit entsprechend vielen Klemmanschlüssen ausgebildet.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist eine durch die Anschlussleitungsdurchlassöffnung hindurch geführte Anschlussleitung im Bereich der Anschlussleitungsdurchlassöffnung mit einem zum Gehäuse hin abdichtenden Material umspritzt. Hierfür kann ein Kunststoffmaterial verwendet werden, das einerseits licht- und witterungsbeständig ist, da Solarmodule häufig freiliegend montiert sind, so dass sie Licht, Wind und Wetter ausgesetzt sind. Geeignete Kunststoffe hierfür sind beispielsweise TPE (thermoplastisches Elastomer) oder EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Monomer).

Um die Haftung zwischen dem beispielsweise aus einem vernetzten Kunststoff bestehenden Außenmantel der Anschlussleitung und dem darum herum gespritzten Abdichtmaterial zu verbessern, wird bei einer Ausführungsform der Erfindung dort, wo der Außenmantel der Anschlussleitung umspritzt werden soll, ein die Haftung zwischen beiden Materialien verbesserndes Mittel angeordnet, bevor das Umspritzen mit dem abdichtenden Material erfolgt. Ein derartiges Mittel ist beispielsweise eine Kabelklemme, die vor dem Umspritzen mit dem Abdichtmaterial auf dem Außenmantel der Anschlussleitung festgezurrt wird.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird das abdichtende Material derart an das Gehäuse der Verbindungsvorrichtung angespritzt, dass mit dem umspritzten Material gleichzeitig eine Zugentlastung für die Anschlussleitung gebildet wird.

Das Anspritzen des Abdichtungsmaterials kann dadurch erfolgen, dass das Gehäuse nach dem Hindurchführen der Anschlussleitung durch die Anschlussleitungsdurchlassöffnung in eine Spritzform eingesetzt wird, mittels welcher das Abdichtungsmaterial an die Anschlussleitung und das Verbindergehäuse angespritzt wird.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist das Gehäuse mit einer Rastvorrichtung für das fixierende Verrasten des Stanzgitters in dem Gehäuse versehen. Diese Maßnahme trägt ebenfalls dazu bei, Herstellungsaufwand und Herstellungskosten der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung gering zu halten.

Gemäß einem zweiten Aspekt macht die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindung zwischen einem Folienleiter und einer Anschlussleitung mittels einer erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung verfügbar, wobei die mindestens eine Anschlussleitung durch die Anschlussleitungsdurchführung hindurch in den Innenraum des Gehäuses geführt und mit dem Anschlussleitungsanschlussbereich der Zwischenverbindungsanordnung verbunden und der mindestens eine Folienanschlussbereich durch die Folienleiterdurchlassöffnung hindurch zu dem Folienleiteranschlussbereich der Zwischenverbindungsanordnung geführt und dort mittels der Klemmfeder festgeklemmt wird.

Wenn gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Zwischenverbindungsanordnung in Form eines Stanzgitters verwendet wird, ergibt sich eine besonders einfache und günstige Verbindungsherstellung. Das freie Ende der durch die Anschlussleitungsdurchlassöffnung in das Innere des Gehäuses geführten Anschlussleitung wird zunächst an den Crimpkontaktbereich des Stanzgitters angecrimpt, danach wird das Stanzgitter in gewünschter Weise im Inneren des Verbindergehäuses festgelegt, beispielsweise mittels der bereits erwähnten Rastvorrichtung, und danach wird der durch die Folienleiterdurchlassöffnung in den Innenraum des Verbindergehäuses geführten Folienleiteranschlussbereich mittels der Klemmfeder mit dem Stanzgitter kontaktiert.

Eine erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung eignet sich für den Anschluss eines oder mehrerer Folienleiter und/oder einer oder mehrerer Anschlussleitungen. Im Fall der Verwendung einer erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung für das Anschließen von Kontaktierungsfolien von Solarmodulen werden bei praktischen Ausführungsformen zwei Folienleiter je mit einem oder zwei Anschlussleitungen verbunden, je nachdem, ob mit der Verbindungsvorrichtung eine serielle oder eine parallele elektrische Verbindung von Solarzellen erreicht werden soll. Da die beiden an die Verbindungsvorrichtung anzuschließenden Folienleiter unterschiedliches Potenzial aufweisen, weist die Zwischenverbindungsanordnung der Verbindungsvorrichtung zwei Verbindungsstränge auf, um jeden der beiden Folienleiter mit der zugehörigen Anschlussleitung bzw. den zugehörigen Anschlussleitungen potenzialmäßig getrennt zu verbinden.

Im Fall der Verwendung eines Stanzgitters als Zwischenverbindungsanordnung wird bei einer Verbindungsvorrichtung, welche im elektrischen Betrieb auf verschiedenen elektrischen Potenzialen befindliche Folienleiter mit Anschlussleitungen verbinden soll, ein Stanzgitter verwendet, das mehrere voneinander ge trennte Stanzgitterteile aufweist. Bei einer Ausführungsform einer Verbindungsvorrichtung, mit welcher an die Folienleiter angeschlossene elektrische Komponenten, beispielsweise Solarzellen, in Reihe geschaltet werden sollen, weist jedes Stanzgitterteil nur einen Crimpanschluss auf. Bei einer Ausführungsform einer Verbindungsvorrichtung, mit welcher an die Folienleiter angeschlossene elektrische Komponenten, beispielsweise Solarzellen, parallel geschaltet werden sollen, weist jedes Stanzgitterteil mindestens zwei Crimpanschluss auf.

Besonders im Fall der Verwirklichung der Zwischenverbindungsanordnung in Form eines Stanzgitters lässt sich die erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung mit vergleichsweise geringem technischen Aufwand und Kostenaufwand herstellen.

Dies gilt ganz besonders bei Ausführungsformen der Erfindung, bei welchen das Stanzgitter im noch einstückigen Zustand in das Verbindergehäuse eingesetzt und erst danach in die Stanzgitterteile zertrennt wird, weil die Fixierung des Stanzgitters durch das Verbindergehäuse während des Trennvorgangs diesen Vorgang erleichtert, insbesondere wenn er maschinenautomatisiert ist.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsformen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
1 eine schematisierte Seitenansicht eines Solarmoduls, das mit einer erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung versehen ist;
2 eine perspektivische Schrägansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung im noch offenen Zustand;
3 eine perspektivische Schrägansicht der in 2 gezeigten Verbindungsvorrichtung mit teilweiser Schnittansicht;
4 eine der 2 ähnliche perspektivische Schrägansicht mit besonders guter Sichtbarkeit eines Stanzgitters;
5 die in 4 gezeigte Verbindungsvorrichtung nach dem Verschließen mit einer Abdeckung; und
6 eine perspektivische Schrägansicht, teilweise in Schnittdarstellung, einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung.
1 zeigt in schematisierter, nicht maßstabsgerechter Seitenansicht ein Solarmodul 11, das mit einer erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung 13, im Folgenden auch Verbindungselement genannt, versehen ist.
Das Solarmodul 11 weist im Wesentlichen eine sonnenbestrahlungsseitige Deckplatte 15 aus einem lichtdurchlässigen Material und eine bestrahlungsschattenseitige Schutzplatte 17 auf. Die Deckplatte 15 besteht üblicherweise aus Glas. Die Schutzplatte 17 kann ebenfalls aus Glas oder aus einer Schutzfolie bestehen. Zwischen den beiden Platten 15 und 17 befindet sich mindestens eine Solarzelle 19, die bei Bestrahlung mit Licht, beispielsweise Sonnenlicht, mit Lichtstrahlen 21 angedeutet, elektrische Energie liefert. Diese wird mit Hilfe einer ein Leitermuster bildenden Leiterfolie 23, üblicherweise in Form einer Kupferfolie, von der Solarzelle 19 abgeführt. Zu diesem Zweck ist die Leiterfolie 23 einerseits elektrisch mit der bestrahlungsschattenseitigen Rückseite der Solarzelle 19 kontaktiert und andererseits an dem Verbindungselement 13 angeschlossen, aus welchem die Solarzellenenergie mittels Anschlussleitungen 25 zu einem (nicht dargestellten) Verbraucher herausgeführt wird.
Während bei herkömmlichen Solarmodulen ein Verbindungselement neben einer Umfangsseite des Solarmoduls 11 angeordnet wird, ist im erfindungsgemäßen Fall das Verbindungselement 13 an der Rückseite der Schutzplatte 17 befestigt, bei praktischen Ausführungsformen durch Festkleben mittels Klebstoffs 26, und ist die Schutzplatte 17 mit einer oder mehreren Durchführungsöffnungen 27 versehen, durch welche hindurch ein oder mehrere Folienleiter 29 von der Rückseite der Deckplatte 15 weg zu dem Verbindungselement 13 geführt werden können.
Eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung 13 ist zunächst in den 2 und 3 in zeichnerischer Darstellung und in den 4 und 5 in fotoartiger Darstellung gezeigt, in den 2 bis 4 in einem noch offenen Zustand und in 5 in einem geschlossenen Zustand.
Die Verbindungsvorrichtung 13 umfasst ein Verbindergehäuse aus einem üblichen Kunststoff mit einem Innenraum 33, in dem ein als Zwischenverbindungsanordnung dienendes, mehrteiliges Stanzgitter 35 angeordnet ist. Dieses ist für den Klemmanschluss zweier Folienleiter 29, die in 3 sichtbar sind, und für den Anschluss von vier Anschlussleitungen 25 ausgebildet. Da die beiden Folienleiter 29 mit Solarzellenkontakten verbunden sind, die unterschiedliches Potenzial aufweisen, ist das Stanzgitter 35 mit zwei potenzialmäßig voneinander getrennten Stanzgitterteilen versehen. Ein erstes Stanzgitterteil 37 dient der Verbindung zwischen den in 2 inneren Anschlussleitungen 39 mit einer in 2 rechts befindlichen ersten Klemmfeder 41. Ein zweites Stanzgitterteil 43 verbindet die beiden äußeren Anschlussleitungen 45 mit einer in 2 links befindlichen zweiten Klemmfeder 47. Zu diesem Zweck verbindet das erste Stanzgitterteil 37 zwei erste Crimpanschlüsse 49 für einen Crimpanschluss an je eine der beiden inneren Anschlussleitungen 39 mit einem ersten Stromleiterbereich in Form eines ersten Anschlusssteges 51, auf den die erste Klemmfeder 41 klemmend aufsteckbar ist. Das zweite Stanzgitterteil 43 verbindet zweite Crimpanschlüsse 53 für einen Crimpanschluss der beiden äußeren Anschlussleitungen 45 mit einem zweiten Stromleiterbereich in Form eines zweiten Anschlusssteges 55 für ein klemmendes Aufstecken der zweiten Klemmfeder 47. Zwischen den beiden Stanzgitterteilen 37 und 43 verläuft eine Trennwand 57 aus dem gleichen isolierenden Material, aus welchem das Verbindergehäuse 31 aufgebaut ist, wobei bei der dargestellten Ausführungsform die Trennwand 57 mit dem Verbindergehäuse 31 einstückig ausgebildet ist. Das erste Stanzgitterteil 37 befindet sich innerhalb der Trennwand 57, während sich das zweite Stanzgitterteil 43 zwischen der Trennwand 57 und einer Außenwand 59 des Verbindergehäuses 31 befindet.
Die beiden Anschlussstege 51 und 55 sind von dem jeweiligen Stanzgitterteil 37 bzw. 43 hochstehend gebogen, so dass sie bei der in den 2 und 3 gezeigten Lage des Verbindungselementes 13 vertikal nach oben stehen. Wie besonders gut in 3 zu sehen ist, sind die Folienleiter 29 durch eine Folienleiterdurchlassöffnung 61 in einem Gehäuseboden 63 des Verbindergehäuses 31 hindurchgeführt und um den je Zugehörigen der beiden Anschlussstege 51 bzw. 55 herumgeschlagen, so dass sie mit der je zugehörigen Klemmfeder 41 bzw. 47 an dem je zugehörigen Anschlusssteg 51 bzw. 55 in elektrisch kontaktierender Weise festgeklemmt werden können.
Jedes der beiden Stanzgitterteile 37, 43 ist mit einem Klemmanschluss 65 versehen, in welche gemäß Darstellung in den 2 und 3 je einer von zwei Anschlussdrähten 67 einer Diode 69 einklemmbar ist.
Die vier Anschlussleitungen 25 sind durch eine oder mehrere Anschlussleitungsdurchlassöffnungen des Verbindergehäuses 31 hindurchgeführt, die in den Figuren nicht zu sehen sind, wobei die Anschlussleitungen 25 im Bereich dieser Anschlussleitungsdurchlassöffnung bzw. -öffnungen mit einem sie zum Verbindergehäuse 31 hin abdichtenden Abdichtmaterial 71 umspritzt sind, um ein Eindringen von Feuchtigkeit durch die Anschlussleitungsdurchgangsöffnung bzw. -öffnungen hindurch in den Innenraum des Verbindergehäuses 31 zu verhindern. Als Abdichtmaterial geignete Materialien sind beispielsweise die bereits genannten Materialien EPDM und TPE.
Zum Umspritzen mit dem Abdichtmaterial 71 wird bei einer Ausführungsform der Erfindung, nachdem die Anschlussleitungen 25 durch zumindest eine Anschlussleitungdurchlassöffnung in den Innenraum 33 des Verbindergehäuses 31 geführt worden sind, das Verbindergehäuse 31 in eine Spritzform gesetzt, mittels welcher das Umspritzen der Anschlussleitungen 25 mit dem Abdichtmaterial 71 derart erfolgt, dass Abdichtmaterial nicht nur die Anschlussleitungen 25 umgibt, sondern auch in Verankerungsöffnungen 73 in der den Anschlussleitungen 25 benachbarten Seitenwand 75 des Verbindergehäuses 31 und auch auf der Innenseite dieser Seitenwand 75 vorhanden ist. Dadurch ergibt sich ei ne besonders gute Verankerung der an die Crimpanschlüsse 49 und 53 angeschlossenen Enden der Anschlussleitungen 25 an dem Verbindergehäuse 31.
Die Außenmäntel der Anschlussleitungen 25 bestehen bei Anwendungen im Zusammenhang mit Solarzellen aus einem vernetzten Kunststoff, der gegenüber Licht- und Witterungseinflüssen besonders beständig ist und üblicherweise eine relativ hohe Gleitfähigkeit aufweist. Um die Gefahr eines Gleitens der Anschlussleitungen 25 innerhalb des Abdichtmaterials 71 zu verringern, wird bei einer Ausführungsform der Erfindung vor dem Anspritzen des Abdichtmaterials 71 auf jede der vier Anschlussleitungen 25 oder auch um jedes Anschlussleiterpaar 39, 45 ein die Gleitfähigkeit herabsetzendes Mittel aufgebracht. Bei einer praktischen Ausführungsform werden zu diesem Zweck z.B. handelsübliche Kabelbinder um die jeweilige Anschlussleitung bzw. das jeweilige Anschlussleiterpaar herumgelegt und dort festgezurrt, die dann in dem herumgespritzten Abdichtmaterial 71 wie Anker wirken.
Der Gehäuseboden 63 ist mit (in den Zeichnungen nicht sichtbaren) Rastvorrichtungen versehen, mittels welchen die beiden Stanzgitterteile 37 und 43 am Verbindergehäuse 31 verrastbar sind, um sie in dem Verbindergehäuse 31 zu fixieren.
4 zeigt die in den 2 und 3 dargestellt Ausführungsform einer Verbindungsvorrichtung in fotoähnlicher Darstellung, in welcher die einzelnen Komponenten dieser Verbindungsvorrichtung leichter unterscheidbar sind. Insbesondere gut zu sehen sind die beiden Stanzgitterteile 37 und 43 mit den daran angeordneten Crimpanschlüssen 49, 53, den beiden Anschlussstegen 51, 55 und den beiden Klemmfedern 41 und 47.
In den 2 bis 4 ist die Verbindungsvorrichtung in einem noch offenen Zustand gezeigt, nach Herstellung aller Verbindungen zwischen den Anschlussleitungen 25 und den Folienleitern 29 und nach dem Anspritzen des Abdichtmaterials 71. Danach wird die in dem Zustand gemäß 4 befindliche Verbindungsvorrichtung 13 gemäß Darstellung in 5 mit einem Deckel 77 ver schlossen, und zwar durch Verrastung von am Deckel 77 vorgesehenen Rastlaschen 79 in am Verbindergehäuse 31 vorgesehenen Rastöffnungen 81.
Der Deckel 77 ist mit einem zentral angeordneten Lüftungsgitter 83 versehen, mit dem ein Druckausgleich bei unterschiedlichem Innendruck innerhalb des Verbindergehäuses 31 und dem Umgebungsdruck ermöglicht wird, der bei Temperaturänderungen auftreten kann. Um das Eindringen von Flüssigkeit, beispielsweise Regenwasser, in das Innere des Verbindergehäuses 31 zu verhindern, ist auf der Innenseite des Lüftungsgitters 83 eine (in den Zeichnungen nicht sichtbare) mikroporöse, wasserdichte, luftdurchlässige Membran angeordnet. Durch das Lüftungsgitter 83 gelangte Flüssigkeit wird von der Membran am Weiter-Vordringen bis in das Innere des Verbindergehäuses 31 gehindert. Ein sich im Inneren des Verbindergehäuses 31 aufbauender Überdruck kann durch Entweichen von Luft aus dem Innenraum 33 des Verbindergehäuses 31 durch die Membran hindurch nach außen abgebaut werden. Als Membranmaterial eignet sich beispielsweise ePTFE (gerecktes Polytetrafluorethylen), wie es unter der Bezeichnung GORE-TEX^® von der W.L. Gore & Associates GmbH in Putzbrunn, Deutschland, erhältlich ist.
Mit der Verbindungsvorrichtung gemäß den 2 bis 5 lässt sich eine Verbindung zwischen Anschlussleitungen 25 und Folienleitern 29 folgendermaßen herstellen.
Zunächst werden die Anschlussenden der Anschlussleitungen 25, beispielsweise mit bereits abisolierten Enden, durch die mindestens eine Anschlussleitungsdurchlassöffnung des Verbindergehäuses 31 geführt. Beispielsweise werden die Anschlussleitungen 25 so weit durch die mindestens eine Anschlussleitungsöffnung hindurch gezogen, dass deren freie Enden über diejenige Seitenwand des Verbindergehäuses 31 ragen, welche der Seitenwand 75 entgegengesetzt ist. Danach wird das Stanzgitter 35, beispielsweise vor dessen Auftrennung, in die beiden Stanzgitterteile 37 und 43, mit seinen Crimpanschlüssen 49 und 53 an die abisolierten Enden der Anschlussleitungen 25 angecrimpt. Anschließend werden die Anschlussleitungen 25 so weit zurückgezogen, dass das Stanzgitter 35 in das Innere des Verbindergehäuses 31 gelangt, wo es durch Verrastung mit den im Verbindergehäuse 31 befindlichen Rastelementen fixiert wird. Daraufhin wird, sofern noch nicht geschehen, das Stanzgitter 35 in seine beiden Stanzgitterteile 37 und 43 zertrennt. Danach wird das Verbindergehäuse 31 mit den Stanzgitterteilen 37, 43 und den damit verbundenen Anschlussleitungen 25 in eine Spritzform eingesetzt, mittels welcher das Abdichtmaterial 71 um die Anschlussleitungen 25 herum und an die Seitenwand 75 des Verbindergehäuses 31 angespritzt wird. Danach werden die an die Anschlussleitungen 25 anzuschließenden Folienleiter 29 durch die Folienleiterdurchlassöffnung 61 im Gehäuseboden 63 des Verbindergehäuses 31 hindurch in den Innenraum 33 des Verbindergehäuses 31 gefädelt, mit ihren freien Enden um den jeweiligen Anschlusssteg 51 bzw. 55 in der in 3 gezeigten Weise herum geschlagen und anschließend durch Aufstecken der Klemmfeder 41 bzw. 47 an dem jeweiligen Anschlusssteg 51 bzw. 55 festgeklemmt, wodurch es zu einer elektrischen Verbindung zwischen den Folienleitern 29 und den je Zugehörigen der Anschlussleitungen 25 kommt.
Danach wird das Verbindergehäuse 31 mittels des Deckels 77 verschlossen. Zur besseren Abdichtung zwischen dem Verbindergehäuse 31 und dem Deckel 77 wird zuvor in eine Umfangsausnehmung an dem dem Gehäuseboden 63 entgegengesetzten oberen Ende des Verbindergehäuses 31 eine Dichtung eingesetzt.
Mittels einer Verbindungsvorrichtung 13 gemäß den 2 bis 5 lässt sich eine Verbindung für eine Parallelschaltung mehrerer Solarzellen herstellen für den Fall, dass eine Stromaddierung der Ausgangsströme mehrerer Solarzellen erwünscht ist. Die beiden Stanzgitterteile 37 und 43 sind jeweils derart gestaltet, dass sie den je zugehörigen Anschlusssteg 51 bzw. 55 mit den beiden inneren Anschlussleitungen 39 bzw. mit den beiden äußeren Anschlussleitungen 45 verbinden.
Anhand der 6 wird eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung erläutert, die für eine Verbindung mehrerer Solarzellen in Serienschaltung geeignet ist, für den Fall, dass eine Spannungsaddierung der Einzelspannungen der in Reihe geschalteten Solarzellen erwünscht ist. Bei die ser Ausführungsform sind die beiden Stanzgitterteile 37 und 43 derart gestaltet, dass sie die beiden Anschlussstege 51 und 55 je mit nur einer Anschlussleitung 25 verbinden. Ansonsten besteht Übereinstimmung mit der in den 2 bis 5 gezeigten Ausführungsform, soweit gleiche Bezugszeichen verwendet werden.
Beide Ausführungsformen gemäß 4 und 6 weisen Stanzgitter auf, welche einen Anschluss einer Diode 69 ermöglichen. Die Dioden 69 sind vorgesehen, um Ausgleichsströme zwischen im Sonnenlicht befindlichen Solarzellen und im Schatten befindlichen Solarzellen, die unterschiedliche Solarströme und Solarspannungen liefern, zu verhindern.
Bei der in 6 gezeigten Ausführungsform sind die Anschlussleitungen 25 an ihren in das Verbindergehäuse 31 ragenden Endbereichen je mittels einer Zugentlastung 85 zugentlastet, mittels welcher das jeweilige Anschlussleitungsende festgeklemmt wird. Zu diesem Zweck weist jede der beiden Zugentlastungen 85 zwei beidseits der jeweiligen Anschlussleitung 25 aus dem Gehäuseboden 63 hochstehende Seitenpfosten 87 und eine diese überbrückende Brücke 89 auf. sowohl die Innenseiten der Seitenpfosten 87 als auch die Außenseiten von Außenschenkeln 91 der Brücke 89 sind mit komplementären Rastzähnen versehen, die so gestaltet sind, dass die Brücke 89 zum Gehäuseboden 63 hin bis zum Festklemmen der jeweiligen Anschlussleitung 25 herabgedrückt werden kann, an einer Bewegung in einer entgegengesetzten Richtung hierzu jedoch gehindert wird.
Bei der in den 2 bis 5 dargestellten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung wird eine Zugentlastung für die Anschlussleitungen 25 insbesondere durch das oben erwähnte gleithemmende Mittel verhindert, bei dem es sich, wie bereits erwähnt, beispielsweise um Kabelbinder handelt, welche vor dem Umspritzen mit dem Abdichtmaterial 71 um die Anschlussleitungen 25 herum gezurrt werden.
Man kann beide Arten von Zugentlastungen bei derselben Verbindungsvorrichtung vorsehen.
Bei einer Ausführungsform haben die Klemmfedern 41 und 47 je Rohrform mit C-förmigem Querschnitt. Bei den in den Figuren dargestellten Ausführungsformen haben die Klemmfedern 41 und 47 die Form eines Rohrs mit Ω-förmigem Querschnitt. Das heißt, an den freien Enden der C-Schenkel der Klemmfedern 41, 47 befinden sich noch davon abstehende Laschenteile 93, welche das Handhaben der Klemmfedern 41, 47 erleichtern, und zwar sowohl bei manueller Handhabung als auch bei maschinenautomatischer Handhabung.
Hinter jeder Klemmfeder 41 bzw. 47 ist entweder nur ein einziger Folienleiter 29 festgeklemmt oder sind mehrere Folienleiter gleichzeitig festgeklemmt, wobei im letzteren Fall mehrere Folienleiter 29 übereinander liegend und/oder nebeneinander liegend angeordnet festgeklemmt werden können. Dadurch kann man zwischen einer Vielzahl von Solarzellen nahezu beliebige Verkabelungsbäume bilden.
Die erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung ermöglicht die Herstellung von Verbindungen zwischen Folienleitern und Anschlussleitungen mit sowohl technisch als auch zeitaufwandsmäßig einfachen und somit kostengünstigen Mitteln insbesondere dann, wenn die Zwischenverbindungsanordnung als Stanzgitter ausgebildet ist. Dies gilt ganz besonders dann, wenn das Stanzgitter in noch einstückigem Zustand in das Verbindergehäuse 31 eingesetzt und erst dort in seine Stanzgitterteile aufgetrennt wird. Stanzgitter lassen sich vergleichsweise einfach herstellen (insbesondere im Vergleich zu gedruckten Leiterplatten), erlauben die Integration von Crimpanschlüssen und sind einfach in dem Verbindergehäuse 31 verrastbar. Da sich die Leiterbahnen des Stanzgitters (anders als die Leiterbahnen von gedruckten Leiterplatten) problemlos dreidimensional gestalten lassen, kann man sie nicht nur unproblematisch mit Crimpanschlüssen integrieren, sondern auch mit Anschlussstegen, die genügend Eigenfestigkeit haben, um auch das Aufsetzen von Klemmfedern mit relativ hoher Federkraft zu ermöglichen, was einen besonders guten elektrischen Kontakt zwischen den Folienleitern 29 und den Stanzgitterteilen 37, 43 ermöglicht. Das Festklemmen eines weiteren Bauelements, wie beispielsweise der Diode 69, lässt sich mit einem Stanzgitter auch problemlos ermöglichen.
Zurückkommend auf 1 sei noch bemerkt, dass das Verbindungselement 13 nach dem Einfädeln der Folienleiter 29, dem Herstellen aller Verbindungen zwischen den Folienleitern 29 und den Anschlussleitungen 25 mittels des Stanzgitters 35, dem Umspritzen der Anschlussleitungen 25, dem Füllen des Innenraums 33 des Verbindergehäuses 31 mit Füllmittel, und vorzugsweise dem Verschließen des Verbindergehäuses 31 mit dem Deckel 77, an der Rückseite der Schutzplatte 17 befestigt wird, beispielsweise mittels Klebstoffs. Dadurch, dass das Verbindungselement 13 an der Schutzplatte 17 befestigt wird, kann man das Verbindungselement 13 oder eine Anzahl von Verbindungskästen 13 an praktisch beliebigen Stellen der Rückseite des Solarmoduls anordnen.

Claims

Verbindungsvorrichtung für den Anschluss mindestens eines elektrischen Folienleiters (29) an mindestens eine Anschlussleitung (25), aufweisend: ein Verbindergehäuse (31) mit mindestens einer Anschlussleitungsdurchlassöffnung und mindestens einer Folienleiterdurchlassöffnung (61); eine in dem Verbindergehäuse (31) angeordnete Zwischenverbindungsanordnung mit mindestens einem sich zwischen der Anschlussleitungsdurchlassöffnung und der Folienleiterdurchlassöffnung (61) erstreckenden Zwischenverbinder mit einem der Anschlussleitungsdurchlassöffnung benachbarten Anschlussleitungsanschlussbereich für das Anschließen an eine durch die Anschlussleitungsdurchlassöffnung in den Innenraum (33) des Verbindergehäuses (31) geführte Anschlussleitung (25) und einem sich bis in die Nachbarschaft der Folienleiterdurchlassöffnung (61) erstreckenden Stromleiter mit einem Folienleiteranschlussbereich für das Anschließen an einen durch die Folienleiterdurchlassöffnung (61) in den Innenraum (33) des Verbindergehäuses (31) geführten Folienleiter (29), wobei der Stromleiter einen Stromleiterbereich aufweist, der für das Anlegen eines Folienleiteranschlussbereichs ausgebildet ist; und eine Klemmfeder (41, 47), welche für ein federelastisches Aufstecken auf den Stromleiterbereich und den daran anliegenden Folienleiteranschlussbereich und ein dadurch bewirktes Festklemmen des Folienleiteranschlussbereichs an dem Stromleiterbereich ausgebildet ist.
Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1 zur Verwendung für das Anschließen eines Solarzellenmoduls (11), wobei der mindestens eine Folienleiter (29) mit einem elektrischen Kontaktierungsbereich mindestens einer Solarzelle (19) verbunden ist.
Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die Klemmfeder (41, 47) einen im Wesentlichen C-förmigen oder Ω-förmigen Querschnitt aufweist.
Verbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dessen Stromleiterbereich durch einen formstabilen Flachleiter gebildet ist, der zum flachen Anlegen mindestens eines Folienleiteranschlussbereichs ausgebildet ist.
Verbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem die Zwischenverbindungsanordnung ein Stanzgitter (35) mit mindestens einem Crimpkontaktbereich für das Ancrimpen an die Anschlussleitung (25) und einem Flachkontaktbereich für das Anklemmen des Folienleiteranschlussbereichs aufweist.
Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 5, dessen Stanzgitter mehrere voneinander getrennte Stanzgitterteile (37, 43) aufweist.
Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, für eine Reihenschaltung von an die Folienleiter (29) angeschlossenen elektrische Komponenten, bei welcher das Stanzgitter (35) bzw. jedes der Stanzgitterteile (37, 43) einen oder jeden Stromleiterbereich mit je einem einzigen Crimpanschluss (49, 53) verbindet.
Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, für eine Parallelschaltung von an die Folienleiter (29) angeschlossenen elektrische Komponenten, bei welcher das Stanzgitter (35) bzw. jedes der Stanzgitterteile (37, 43) einen oder jeden Stromleiterbereich mit je zwei Crimpanschlüssen (49, 53) verbindet.
Verbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welchem das Stanzgitter (35) Klemmanschlüsse (65) für den elektrischen Anschluss eines zusätzlichen Bauelementes aufweist.
Verbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welchem eine durch die Anschlussleitungsdurchlassöffnung hindurchgeführte Anschlusslei tung (25) im Bereich der Anschlussleitungsdurchlassöffnung mit einem zum Verbindergehäuse (31) hin abdichtenden Abdichtmaterial (71) umspritzt ist.
Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 10, bei welchem vor dem Umspritzen mit dem Abdichtmaterial (71) auf den Außenumfang der Anschlussleitung (25) ein die Haftung des abdichtenden Materials verbesserndes Mittel aufgebracht ist.
Verbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, bei welchem das Verbindergehäuse (31) mit einer Rastvorrichtung für das Verrasten des Stanzgitters (35) in dem Verbindergehäuse (31) versehen ist.
Verfahren zur Herstellung einer Verbindung zwischen einem Folienleiter (29) und einer Anschlussleitung (25) mittels einer Verbindungsvorrichtung (13) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welchem die mindestens eine Anschlussleitung (25) durch die Anschlussleitungsdurchlassöffnung hindurch in den Innenraum (33) des Verbindergehäuses (31) geführt und mit dem Anschlussleitungsanschlussbereich der Zwischenverbindungsanordnung verbunden und der mindestens eine Folienanschlussbereich durch die Folienleiterdurchlassöffnung (61) hindurch in den Innenraum (33) des Verbindergehäuses (31) zu dem Folienleiteranschlussbereich der Zwischenverbindungsanordnung geführt und dort mittels der Klemmfeder (41, 47) festgeklemmt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, unter Verwendung eines Stanzgitters (35) gemäß Anspruch 5 oder 6 als Zwischenverbindungsanordnung, bei welchem die mindestens eine Anschlussleitung (25) an den Crimpkontaktbereich des Stanzgitters (35) angecrimpt, das Stanzgitter (35) dann in das Verbindergehäuse (31) eingesetzt wird und anschließend der Folienanschlussbereich an dem Folienleiteranschlussbereich des Stanzgitters (35) festgeklemmt wird.
Verfahren nach Anspruch 14, unter Verwendung eines Stanzgitters (35) mit einer Mehrzahl von voneinander getrennten Stanzgitterteilen (37, 43), bei welchem das Stanzgitter (35) in noch einteiligem Zustand in das Verbindergehäuse (31) eingesetzt und erst danach in die verschiedenen Stanzgitterteilen (37, 43) zertrennt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, bei welchem nach dem Anschließen der mindestens einen Anschlussleitung (25) an das Stanzgitter (35) und dem Einsetzen des Stanzgitters (35) in das Verbindergehäuse (31) die Anschlussleitung (25) im Bereich der Anschlussleitungsdurchgangsöffnung mit dem Abdichtmaterial (71) umspritzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, bei welchem nach dem Anschließen der mindestens einen Anschlussleitung (25) an das Stanzgitter (35), dem Festklemmen des Folienanschlussbereichs an den Flachkontaktbereich des Stanzgitters (35) und dem Einsetzen des Stanzgitters (35) in das Verbindergehäuse (31) die so gebildete Baueinheit in eine Spritzform eingesetzt und mittels dieser der Gehäuseinnenraum mit einem Füllmaterial ausgefüllt wird.
Solarmodul, aufweisend: eine Anzahl von Solarzellen (19); mindestens eine die Solarzellen (19) auf deren bestrahlungsschattenseitigen Rückseite elektrisch kontaktierende, selektiv gemusterte Leiterfolie (23) mit mindestens zwei von den Solarzellen (19) abstehenden Folienleiteranschlussbereichen; und mindestens eine auf der Rückseite des Solarmoduls (11) befestigte Verbindungsvorrichtung (13) nach einem der Ansprüche 1 bis 9; wobei die Folienleiteranschlussbereiche durch die Folienleiterdurchlassöffnung (61) des Verbindergehäuses (31) der Verbindungsvorrichtung (13) zu den Flachleiterbereichen der Zwischenverbindungseinrichtung geführt und mit diesen mittels der Klemmfedern (41, 47) verbunden sind.
Solarmodul nach Anspruch 18, bei welchem die Solarzellen (19) und die mindestens eine Leiterfolie (23) zwischen einer transparenten sonnenbestrahlungsseitigen Deckplatte (15) und einer bestrahlungsschattenseitigen Schutzplatte (17) angeordnet sind, die Schutzplatte (17) mit mindestens einer Durchführungsöffnung (27) für Leiterfolienanschlussbereiche versehen ist und mindestens eine Verbindungsvorrichtung (13) an der Rückseite der Schutzplatte (17) befestigt ist.
Solarmodul nach Anspruch 19, bei welchem die Verbindungsvorrichtung (13) durch Festkleben an der Schutzplatte (17) befestigt ist.